GPS定位原理 绝对定位 相对定位 差分模型 单点差分 局域差分 广域差分

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GPS差分定位的原理与技巧

GPS差分定位的原理与技巧

GPS差分定位的原理与技巧引言全球定位系统(GPS)是一项利用卫星信号进行定位的技术,而差分定位则是GPS技术中的一种精确定位方法。

通过差分定位,我们可以在各种环境条件下获得更准确的位置信息。

本文将介绍GPS差分定位的原理和一些常用的技巧。

一、GPS差分定位的原理1.1 卫星定位原理GPS系统由一系列卫星组成,这些卫星分布在地球轨道上,并通过无线电信号将位置和时间信息传输到地面接收器中。

地面上的接收器通过接收至少三颗卫星的信号,并根据信号传播时间来确定自身的位置。

1.2 差分定位原理差分定位使用了额外的参考站和接收器,参考站接收到卫星信号后根据已知的位置信息计算出精确的位置,并将该信息传输给需要定位的接收器。

接收器通过参考站提供的信息进行差分计算,从而得出更准确的位置信息。

二、GPS差分定位的技巧2.1 双频测量双频测量是提高差分定位精度的有效技巧之一。

在传统的单频GPS接收器中,测量信号的频率只有L1波段(约1.575 GHz)。

而双频接收器可以同时接收L1和L2波段的信号,通过测量两个波段之间的相位差异,可以消除大气延迟等误差,提高位置测量的准确性。

2.2 选择合适的参考站选择合适的参考站对于差分定位的精确性至关重要。

参考站应该位于距离需要定位的位置较近的地方,并且在同一时刻接收到与目标接收器相同的卫星信号。

较近的距离可以减少信号在大气和地球表面传播过程中的误差,确保参考站与目标接收器之间的测量结果一致。

2.3 实时差分定位实时差分定位是指在接收器附近设置一个移动的参考站,实时计算并广播差分信息。

接收器通过接收差分信息进行实时定位,可以实现高精度的实时导航。

这种技巧广泛应用于航空、海洋和陆地测量等领域。

2.4 接收器设置与运维为了获得高质量的差分定位结果,接收器的设置和运维也非常重要。

首先,接收器应该放置在开阔的空地上,以便接收到更多的卫星信号。

其次,接收器的天线应与卫星视线保持良好的对齐,避免信号的阻塞或干扰。

第四讲 GPS定位原理

第四讲  GPS定位原理
1.测码伪距动态绝对定位 某一历元同时观测4颗以上卫星,即可 解算坐标。(测站运动,观测量将减少。) 2.测相伪距动态绝对定位 测相伪距定位观测4颗卫星有几个方程,几个未知数?
N j 4个未知数,N j 个方程
什么是动态 绝对定位?
怎么处理? 初始化每颗卫星与测站的整周未知数。即未知数变为4个。
再变形得:
xi y R 'ij i j0 (t ) [li j (t ) mij (t ) nij (t ) 1] i zi c t i
当观测四颗以上的卫星时:
1 1 1 1 R '1 ( t ) l ( t ) m ( t ) n 1 xi i i0 i i i (t ) '2 2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2 2 2 R ( t ) l ( t ) m ( t ) n ( t ) 1 y i i 0 i i i i … … … … … … zi j j j 'n n n nj nj c t R i i 0 (t ) li (t ) mi (t ) ni (t ) 1 i
知数,参与平差。或者引入不同的钟差未知数。
一、静态绝对定位原理
2.测相伪距绝对定位
xi N j (t ) c t R 'ij i j0 (t ) [li j (t ) mij (t ) nij (t )] y i 0 i i zi
vi (t ) ai (t ) X i bi (t )i (t ) ei (t ) Ni li (t )
一、静态绝对定位原理
以上为一个历元的误差方程,试分析nt个历元的情况下: 1.未知数的个数; 2.可以建立的方程个数; 3.观测4颗卫星,至少需要几个历元才能完成定位。

第5章卫星定位基本原理

第5章卫星定位基本原理

5.3.1 绝对定位原理
复习最小二乘平差
设观测量是L,对应的改正数是V,平差参数是X,之间的线性关系是:
V = AX − L
最小二乘就是要使 V T V = min ,即
∂V T V ∂V = 2V T =VT A = 0 ∂X ∂X
将 V = AX − L 代入上式,得法方程: AT AX − AT L = 0 于是,
)
上式可以进一步写为
[l
j
mj
nj
δX δY j j − 1 = ρ ′ j + δρion + δρtrop − cδt j − ρ 0j δZ δρ
]
2.伪距法绝对定位的解算
对于任一历元ti,由观测站同步观测到四颗卫星,则,j=1,2,3,4,于是, 可以列出四个观测方程,写到一起就是:
相对定位: 相对定位
确定同步跟踪相同的GPS信号的若干台接收机之间的相对位置的方法。可以 消除许多相同或相近的误差(如卫星钟、卫星星历、卫星信号传播误差等),定 位精度较高。但其缺点是外业组织实施较为困难,数据处理更为烦琐。在大地测 量、工程测量、地壳形变监测等精密定位领域内得到广泛的应用。 在绝对定位和相对定位中,又都包含静态定位和动态定位两种方式。为缩短观测 时间,提高作业效率,近年来发展了一些快速定位方法,如准动态相对定位法和 快速静态相对定位法等。
非线性方程,需要线性化,就是把方程左边的式子按台老级数展开,取至一次项 台老级数:
y = f (x )
y = f ( x0 + (x − x 0 ))
y = f (x0 ) +
∂f ∂x
(x − x0 )
0
根据台老级数,可将方程写成:

GPS测量原理及应用复习名词解释与论述

GPS测量原理及应用复习名词解释与论述

第一部分:名词解释春分点:当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时,黄道与天球赤道的交点真近点角:在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距.升交点赤经:在地球平面上,升交点与春分点之间的地心夹角. 近地点角距:在轨道平面上近地点与升交点之间的地心角距.天球:指以地球质心为中心,半径r为任意长度的一个假想球体。

为建立球面坐标系统,必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。

岁差:指由于日月行星引力共同作用的结果,使地球自转轴在空间的方向发生周期性变化。

章动:北天极除了均匀地每年西行以外,还要绕着平北天极做周期性的运动。

轨迹为一椭圆。

极移:地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的,地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移历元:在天文学和卫星定位中,与所获取数据对应的时刻也称历元。

轨道:卫星在空间运行的轨迹轨道参数:描述卫星轨道位置和状态的参数卫星星历:描述卫星运动轨道的信息,是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率预报星历:是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户,经解码获得所需的卫星星历,也称广播星历后处理星历:是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料,应用与确定预报星历相似的方法,计算的卫星星历。

GPS卫星所发射的信号包括载波信号、P码(或丫码)、C/A码和数据码(或D 码)等多种信号分量,其中P码和C/A码统称为测距码。

(1)码的概念:表达不同信息的二进制数及其组合,称为码(2)随机噪声码:对某一时刻来说,码元是0或1完全是随机的,这种码元幅度的取值完全无规律的码序列。

导航电文:导航电文是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码(或D码)。

绝对定位:也称单点定位,是指在协议地球坐标系中,直接确定观测站相对于坐标原点(地球质心)绝对坐标的一种方法。

相对定位:用至少两台GPS接收机,同步观测相同的GPS卫星,确定两台接收机天线之间的相对位置。

GPS差分定位基本原理详解

GPS差分定位基本原理详解
▪ 修正法:与伪距差分相同,基准站将载波相位 修正量发送给用户站,以改正其载波相位,然 后求解坐标。为准RTK技术.
▪ 差分法:后者将基准站采集的载波相位发送给 用户进行求差解算坐标. 。为真正的RTK技术。 28
载波相位实时动态差分技术 ——RTK(Real Time Kinematic)GPS技术
▪ 测区内的所有待定点接收机,除跟踪观测GPS卫星伪距 外,同时还接收基准站发来的伪距修正值,对相应的 GPS卫星伪距进行修正
▪ 然后,用修正后的伪距进行定位
.
18
►差分定位在基准站的支持下,利用差分修 正参数改正观测伪距
▪ 大大消减卫星星历误差、电离层和对流层延迟 误差及SA的影响,提高定位精度。
结论: ► 用户站和基准站距离越大,用GPS差分得到的位
置精度越低。 ► 卫星位置误差与GPS差分误差成正比关系。
.
22
扩展伪距差分(广域差分)
►在一个广阔的地区内提供高精度的差分G PS服务,将若干基准站和主站组成差分 GPS网。
►主站接收各个监测站差分GPS信号,组 合后形成扩展区域内的有效差分GPS改 正电文,再把扩展GPS改正信号发送出 去给用户接收机。
6
差分GPS的基本原理
► 误差的空间相关性
▪ 以上各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关 性,从而定位结果也有一定的空间相关性。
► 差分GPS的基本原理
▪ 利用基准站(设在坐标精确已知的点上)测定具有空 间相关性的误差或其对测量定位结果的影响,供流动 站改正其观测值或定位结果
► 差分改正数的类型
►结构
▪ 基准站(多个)、数据通讯链和用户
►数学模型(差分改正数的计算方法)
▪ 加权平均

五、GPS卫星定位基本原理.

五、GPS卫星定位基本原理.
GPS定位的各种常用的观测量
L1载波相位观测值 L2载波相位观测值 调制在L1上的C/A-code伪距 调制在L2上的P-code伪距 Dopple观测值
GPS定位的各种常用的观测量(续)

测码伪距观测值
C/A码,码元宽293m,精度2.9m P码,码元宽29 . 3m,精度0. 29m


测 量 测相伪距观测值

i X
xi (
0
X )i
0


li
;
i Y
yi (0
Y0 )i


m
i
;
i Z
zi (
0
Z0 )i


ni


有 i
(0)i
xi X 0 ( 0 )i
dX
yi Y0 ( 0 )i
dY
zi Z 0 ( 0 )i
dZ
( 0 )i
lidX
midY
nidZ
伪距测量的观测方程为:
i li d X m i d Y ni d Z ( 0 ) i (V ion )i (V trop )i c V tS c V tR 经过卫星钟差修正,且电离层和对流层影响经过模型改正的伪距观测值:
(2)相对定位:
在地球协议坐标系中,确定观测站与地面某一参考 点之间的相对位置。
GPS定位方法分类
按用户接收机作业时所处的状态划分: (1)静态定位:
在定位过程中,接收机位置静止不动,是固定的。 静止状态只是相对的,在卫星大地测量中的静止状 态通常是指待定点的位置相对其周围点位没有发生 变化,或变化极其缓慢,以致在观测期内可以忽略。 (2)动态定位: 在定位过程中,接收机天线处于运动状态。

GPS差分定位原理与解算方法介绍

GPS差分定位原理与解算方法介绍

GPS差分定位原理与解算方法介绍导语:全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

它的差分定位原理和解算方法是GPS定位精度提高的重要手段。

本文将从基本原理、差分定位方法和解算流程三个方面进行介绍,希望能带给读者更深入的了解。

一、GPS差分定位的基本原理GPS差分定位技术主要通过消除卫星信号传输过程中的时间延迟和误差,提高定位的精度。

其基本原理如下:1.1 卫星信号传输的时间延迟在GPS定位过程中,卫星信号需要经过大气层的传输。

然而,大气层中存在电离层和对流层等不均匀介质,会导致信号的传输速度和路径发生变化,从而引起时间延迟。

这种时间延迟是影响GPS定位精度的主要因素之一。

1.2 接收机和卫星钟差接收机和卫星钟差也会对GPS定位的精度产生影响。

接收机钟差是指接收机内部时钟的不准确性,而卫星钟差是指卫星内部时钟的不准确性。

误差累积后,会使GPS定位出现较大的误差。

二、GPS差分定位的方法GPS差分定位的方法有静态差分定位和动态差分定位两种。

2.1 静态差分定位静态差分定位主要适用于定位场景相对固定的情况,如建筑物测量和基础设施监测等。

它的工作原理是通过一个称为参考站(Reference Station)的固定GPS接收机对已知位置进行定位,并计算多普勒、钟差和大气层延迟等误差参数。

然后,通过无线通信将这些参数传输给移动接收机,移动接收机利用这些参数进行定位。

2.2 动态差分定位相对于静态差分定位,动态差分定位更适用于移动环境中的定位,如汽车导航和船舶定位等。

动态差分定位的关键是实时计算接收机位置的误差参数,并将其发送给移动接收机进行定位。

通常,这种方法需要两个或更多的接收机组成一个虚拟基线,并使用这些接收机之间的数据进行定位。

三、GPS差分定位的解算流程GPS差分定位的解算流程包括差分基准站的建立、测量数据的采集和处理。

3.1 差分基准站的建立差分基准站是差分定位的核心组成部分,它记录了精确的位置和时间信息,并对卫星信号进行实时观测和处理。

GPS相对定位基本原理

GPS相对定位基本原理
可见,经典静态相对定位方法的测量效率较低,如何缩短观测时间,以提高作业效率便成为广大GPS用户普遍关注的问题。理论与实践证明,在测相伪距观测中,首要问题是如何快速而精确的确定整周未知数。在整周未知数确定的情况下,随着观测时间的延长,相对定位的精度不会显着提高。因此提高定位效率的关键是快速而可靠的确定整周未知数。
在动态相对定位过程中,由基准站接收机通过数据链发送修正数据,用户站接收该修正数据并对测量结果进行改正处理,以获得精确的定位结果。由于用户接收基准站的修正数据,对用户站观测量进行改正,这种数据处理本质上是求差处理(差分),以达到消除或减少相关误差的影响,提高定位精度,因此GPS动态相对定位通常又称为差分GPS定位。
图1-1GPS相对定位
在相对定位中,两个或多个观测站同步观测同组卫星的情况下,卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气层延迟误差,对观测量的影响具有一定的相关性。利用这些观测量的不同组合,按照测站、卫星、历元三种要素来求差,可以大大削弱有关误差的影响,从而提高相对定位精度。
根据定位过程中接收机所处的状态不同,相对定位可分为静态相对定位和动态相对定位(或称差分GPS定位)。
为此,美国的RemondiB.W提出了快速静态定位方法。其基本思路是先利用起始基线确定初始整周模糊度(初始化),再利用一台GPS接收机在基准站 静止不动的对一组卫星进行连续的观测,而另一台接收机在基准站附近的多个站点 上流动,每到一个站点则停下来进行静态观测,以便确定流动站与基准站之间的相对位置,这种“走走停停”的方法称为准动态相对定位。其观测效率比经典静态相对定位方法要高,但是流动站的GPS接收机必须保持对观测卫星的连续跟踪,一旦发生失锁,便需要重新进行初始化工作。这里将讨论静态相对定位的基本原理。
GPS相对定位原理

GPS定位方法分类和基本原理介绍

GPS定位方法分类和基本原理介绍
(2)动态定位:在定位过程中,接收机天线 处于运动状态。
在绝对定位和相对定位中,又都包含静态和动 态两种形式。
GPS观测量的基本概念
无论采取何种GPS定位方法,都是通过 观测GPS卫星而获得某种观测量来实现 的。GPS卫星信号含有多种定位信息, 根据不同的要求,可以从中获得不同的 观测量,主要包括: •根据码相位观测得出的伪距。 •根据载波相位观测得出的伪距。 •由积分多普勒计数得出的伪距。 •由干涉法测量得出的时间延迟。
用C/A码进行测量的伪距为C/A码伪距, 用P码测量的伪距为P码伪距。
伪距法定位特点
伪距法定位虽然一次定位精度不高,P码 定位误差约为10m,C/A码定位误差为 20-30m,但因其具有定位速度快,且无 多值性问题等优点,仍然是GPS定位系统 进行导航的最基本方法。同时,所测伪距 又可作为载波相位测量中解决整波数不确 定问题(整周模糊度)的辅助资料。
k jtkk jtkktk
载波相位测量观测方程
通常的相位测量或 相位差测量只是测 Sj(t0)
出一周以内的相位 0 值,实际测量中,
如果对整周进行计
取得连续
的相位观测值。
k
Sj(ti)
i
Int(φ)
N0
载波相位测量观测方程
t0 时刻和tk 时刻的相位观测值可以写成:
载波相位测量观测方程
载波相位观测的的观测量是GPS接收机所接 收的卫星载波信号与接收机本振参考信号的 相位差。以 kj tk 表示k接收机在接收机钟 面时刻tk时所接受到的j卫星载波信号的相位 值,k tk 表示k接收机在钟面时刻tk时所产 生的本地参考信号的相位值,则k接收机在 接收机钟面时刻tk时观测j卫星所取得的相位 观测量可写为:

GPS相对定位基本原理

GPS相对定位基本原理

GPS相对定位原理1. 相对定位原理概述不论是测码伪距绝对定位还是测相伪距绝对定位,由于卫星星历误差、接收机钟与卫星钟同步差、大气折射误差等各种误差的影响,导致其定位精度较低。

虽然这些误差已作了一定的处理,但是实践证明绝对定位的精度仍不能满足精密定位测量的需要。

为了进一步消除或减弱各种误差的影响,提高定位精度,一般采用相对定位法。

相对定位,是用两台GPS接收机,分别安置在基线的两端,同步观测相同的卫星,通过两测站同步采集GPS数据,经过数据处理以确定基线两端点的相对位置或基线向量(图1-1)。

这种方法可以推广到多台GPS接收机安置在若干条基线的端点,通过同步观测相同的GPS卫星,以确定多条基线向量。

相对定位中,需要多个测站中至少一个测站的坐标值作为基准,利用观测出的基线向量,去求解出其它各站点的坐标值。

图1-1 GPS相对定位在相对定位中,两个或多个观测站同步观测同组卫星的情况下,卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以与大气层延迟误差,对观测量的影响具有一定的相关性。

利用这些观测量的不同组合,按照测站、卫星、历元三种要素来求差,可以大大削弱有关误差的影响,从而提高相对定位精度。

根据定位过程中接收机所处的状态不同,相对定位可分为静态相对定位和动态相对定位(或称差分GPS定位)。

2. 静态相对定位原理设置在基线两端点的接收机相对于周围的参照物固定不动,通过连续观测获得充分的多余观测数据,解算基线向量,称为静态相对定位。

静态相对定位,一般均采用测相伪距观测值作为基本观测量。

测相伪距静态相对定位是当前GPS 定位中精度最高的一种方法。

在测相伪距观测的数据处理中,为了可靠的确定载波相位的整周未知数,静态相对定位一般需要较长的观测时间(1.0h~3.0h ),称为经典静态相对定位。

可见,经典静态相对定位方法的测量效率较低,如何缩短观测时间,以提高作业效率便成为广大GPS 用户普遍关注的问题。

理论与实践证明,在测相伪距观测中,首要问题是如何快速而精确的确定整周未知数。

GPS定位原理

GPS定位原理
c t
第二节 测码伪距观测方程与测相伪距观测方程
1、测码伪距观测方程及其线性化 ρ——卫星到测站的几何距离; ρ ′——卫星到测站间含有接收机钟差的伪距; δt ——接收机钟的钟差;
c t
测码伪距观测方程线性化
设卫星的已知坐标为 X j,Y j,Z j ,接收机的位置坐标
为 X k ,Yk , Zk ,其近似值为X k0,Yk0, Zk0 ,改正数为X ,Y ,Z
第三节 GPS绝对定位原理
一、动态绝对定位原理
设观测卫星数 m 4 ,则
v1k a1kX bk1Y c1kZ ct lk1
vk2 ak2X bk2Y ck2Z ct lk2vkmakmX
bkmY
ckmZ
ct
lkm
用矩阵表示
V ak X Lk
X
a
T
k
ak
1 Lk
2
以弧度为单位, 以周为单位。
由上式可得
• N •
在接收机初始跟踪到卫星时刻t0 ,测得上式中的左端。右端 的两项为未知数。当接收机锁定卫星,到 ti 时刻,接收机测得的
相位含有三项:一是整周固定部分,称为整周未知数或整周模糊度; 二是整周变化部分,由整周计数器记录;三是不足整周部分。
其中:
v1k
V
vk2
vkm
X
X
Y
Z c •t
a1k bk1 c1k 1
ak
ak2
bk2
ck2
1
akm bkm ckm 1
lk1
Lk
lk2
lkm

QZ akT ak 1

Q11 Q12 Q13 Q14
QZ

GPS差分定位技术的原理与方法

GPS差分定位技术的原理与方法

GPS差分定位技术的原理与方法GPS(全球卫星定位系统)差分定位技术是一种基于卫星导航系统的高精度定位方法。

通过差分定位技术,可以提高GPS信号的精度,并消除许多常规GPS定位中的误差。

本文将介绍GPS差分定位技术的原理与方法。

一、GPS定位原理GPS定位原理是基于接收来自多颗卫星的信号,通过计算所接收的信号在时间和空间上的差异,从而确定接收器的位置。

GPS定位原理的核心是三角测量原理,即通过测量卫星发送信号的时间差来确定接收器的位置。

由于GPS信号的传播速度非常快(每秒约300,000公里),所以接收器只需测量很小的时间差即可精确定位。

二、GPS定位误差然而,由于一些因素的干扰,GPS定位中存在一定的误差。

主要的定位误差包括钟差误差、大气延迟、多径效应和接收器误差等。

1. 钟差误差:卫星和接收器内部的时钟可能存在微小的不同步,这会导致测量时间差的误差。

为了解决这个问题,GPS系统会周期性地向接收器发送时间校正信息,使接收器的时钟与卫星同步。

2. 大气延迟:GPS信号在穿过大气层时会受到大气延迟的影响,导致信号的传播速度变慢。

这会引起定位误差。

为了消除大气延迟的影响,差分定位技术采用一种参考站的数据来校正信号。

3. 多径效应:多径效应是指GPS信号在传播过程中会经过多个路径,其中部分路径是经过地面反射的。

当接收器接收到这些反射信号时,会产生干扰,导致定位误差。

差分定位技术通过使用基准站的数据来判断和校正多径效应。

4. 接收器误差:接收器本身也可能存在一些误差,例如机械误差、电子噪声等。

这些误差会影响GPS定位的准确性。

三、GPS差分定位技术差分定位技术是一种通过比较基准站的测量结果和移动站的测量结果,来校正移动站定位误差的方法。

差分定位技术主要分为实时差分定位和后续差分定位两种。

1. 实时差分定位:实时差分定位是指在接收器接收GPS信号的同时,将同一时间基准站接收到的信号数据通过无线电或互联网传输给移动站,移动站利用基准站的数据来校正定位误差。

GNSS测量中的相对定位技术与绝对定位技术

GNSS测量中的相对定位技术与绝对定位技术

GNSS测量中的相对定位技术与绝对定位技术概述:全球导航卫星系统(GNSS)是一种基于卫星定位和导航的技术体系,通过利用多颗卫星进行信号传输和接收,可以实现导航、定位和测量等功能。

在现代社会中,人们对GNSS的依赖程度越来越高,其中相对定位技术和绝对定位技术是GNSS测量中两种重要的定位方法。

本文将探讨GNSS测量中的相对定位技术和绝对定位技术的原理、应用及其优缺点。

相对定位技术:相对定位技术是指利用测量接收机和信号接收过程中的差异来实现定位的方法。

常见的相对定位技术包括载波相位差分(CPD)和伪距差分(PRD)两种。

载波相位差分(CPD)是通过测量信号在信号接收机的载波相位差异来计算位置。

此方法精度高,但需要使用复杂的算法对多路径干扰进行校正。

CPD技术主要用于高精度测量领域,如地壳运动、地形测量等。

伪距差分(PRD)是通过测量信号的接收时间和信号发射时间之差来计算位置。

与CPD相比,PRD技术的算法较简单,适用于大范围的定位应用,如车辆导航、物流追踪等。

绝对定位技术:绝对定位技术是指利用接收到的卫星定位信号,直接计算位置的方法。

常见的绝对定位技术包括全球定位系统(GPS)、伽利略卫星导航系统(Galileo)和北斗卫星导航系统(BeiDou)等。

GPS是最为广泛使用的GNSS系统之一,在全球范围内提供位置和时间信息。

通过接收到至少四颗以上的卫星信号,GPS可以实现精度较高的定位。

伽利略和北斗系统与GPS类似,但分别由欧洲和中国开发和部署。

这些系统的绝对定位技术在航空、航海、军事和智能交通等领域得到广泛应用。

相对定位技术与绝对定位技术的比较:相对定位技术和绝对定位技术在GNSS测量中各有其优缺点。

相对定位技术的优点在于其精度较高,可以实现亚米级或更高精度的测量。

相对定位技术的算法复杂且时间较长,但相比绝对定位技术的构建和维护成本要低。

绝对定位技术的优点在于其速度快,可以实时获得定位结果。

绝对定位技术的构建和维护成本较高,但相比相对定位技术,它的算法更简单易用。

GPS差分技术原理及使用方法详解

GPS差分技术原理及使用方法详解

GPS差分技术原理及使用方法详解引言在现代社会,全球定位系统(GPS)在各行各业中得到广泛应用,它不仅为导航提供了便利,还在地质勘探、气象预报、航空航海、农业等领域发挥了重要作用。

然而,由于各种原因,GPS的定位精度常常无法满足实际需求。

为了解决这一问题,差分技术应运而生。

本文将介绍GPS差分技术的原理和使用方法,以帮助读者更好地了解并应用该技术。

一、GPS差分技术原理1.1 单基站差分技术原理单基站差分技术通过相邻两个接收机(基站和流动站)之间的距离差来消除卫星和接收机间的误差。

接收机将基站接收到的GPS信号和自身接收到的GPS信号进行比较,通过计算两者之间的误差差异,得到卫星发射信号的真实误差。

然后,将这些误差差异应用于流动站的GPS信号处理过程中,从而提高了定位的精度。

1.2 多基站差分技术原理多基站差分技术是在单基站差分技术的基础上发展而来的一种更为高级的差分技术。

它通过使用多个基站来进一步减小测量误差。

具体来说,多个基站接收到的GPS信号被同时处理,并通过对比差异,计算出卫星发射信号的真实误差。

然后,这些误差信息被应用于测量对象的GPS信号处理中,从而提高定位的精度。

二、GPS差分技术使用方法2.1 高精度测量中的应用GPS差分技术在高精度测量中有着广泛的应用,如地质勘探、大地测量、建筑工程等。

在进行测量前,需要设置好差分基站和流动站的位置,并确保它们之间的通信正常。

接下来,通过差分数据的计算和处理,可以得到更准确、更精确的测量结果。

2.2 车辆导航中的应用差分技术在车辆导航中起着重要的作用。

传统GPS导航系统常常遇到由于建筑物、电线等遮挡物而导致的定位不精确的问题。

通过使用差分技术,车辆导航系统可以获得更准确的位置信息,减少误差并提供准确的导航指引。

2.3 农业中的应用差分技术在农业领域被广泛应用。

农民可以借助差分技术精确定位农田的边界和位置,从而更好地规划种植布局和施肥浇水。

此外,在农业机械作业中,差分技术也可以提供更精准的定位信息,有助于农民提高作业效率和质量。

GPS卫星定位原理与方法—复习资料

GPS卫星定位原理与方法—复习资料

9.预报星历:是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文,传递给用户,经解码获得所需的卫星星历,也称广播星历。

包括:1)相对某一参考历元的开普勒轨道参数2)必要的轨道摄动项改正参数3)参考星历18.宽巷与窄巷定义:宽巷(Wide-lane)解:宽巷组合观测值窄巷(Narrow-lane)解:窄巷组合观测值。

32.协议天球坐标系:为建立一个与惯性坐标系相接近的坐标系,通常选择某一时刻t0作为标准历元,并将此刻地球的瞬时自转轴(指向北极)和地心至瞬时春分点的方向,经过该瞬时岁差和章动改正后,作为z轴和x轴。

33.协议地球坐标系CTS:以协议地极为基准点的地球坐标系称为协议地球坐标系34.天球空间直角坐标系:原点位于地球的质心,z轴指向天球的北极,x轴指向春分点γ,y轴与x、z轴构成右手坐标系。

35.天球球面坐标系:原点位于地球的质心,赤经α为含天轴和春分点的天球子午面与经过天体s的天球子午面之间的交角,赤纬δ为原点至天体的连线与天球赤道面的夹角,向径r为原点至天体的距离。

36.地心空间直角坐标系:原点O与地球质心重合,Z轴指向地球北极,X轴指向格林尼治平子午面与赤道的交点E,Y轴垂直于XOY平面构成右手坐标系。

37.地心大地坐标系:地球椭球的中心与地球质心重合,椭球短轴与地球自转轴重合,大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角,大地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治平大地子午面之间的夹角,大地高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。

二、简答题4. 地面监控系统组成几个部分作用?主控站—管理协调各部分作用,编制导航电文送往注入站监测站—伪距测量各卫星,记录气象元素传送给主控站注入站—向GPS卫星输入导航电文和其他命令通信和辅助系统—数据传输和其他辅助服务7. 在协议地球坐标系中GPS卫星位置的计算步骤:(1)计算真近点角fs(2)计算升交距角及轨道摄动改正项(3)计算升交距角、卫星的地心距离及轨道倾角(4)计算卫星在轨道坐标系中的坐标(5)计算升交点的经度(6)计算在协议地球坐标系中的空间直角坐标。

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第四章GPS定位原理
GPS绝对定位(单点定位、伪距定位)
静态绝对定位
动态绝对定位
GPS相对定位(差分定位?)
静态相对定位
动态相对定位
第一节 GPS绝对定位
GPS绝对定位:是一个用户利用GPS接收机,以地球质心为参考点,对卫星信号进行接收和观测,确定接收机天线在WGS-84坐标系中的绝对位置,又称单点定位或伪距定位。

GPS绝对定位基本原理:
以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离观测量为基准,根据已知的卫星瞬时坐标,来确定用户接收天线所对应的位置。

现令 : (X j Y j Z j) 为卫星 j 的已知坐标, j = 1,2 …n。

2、绝对定位的精度评价:
(1)平面位置精度因子HDOP
(2)高程精度因子VDOP
(3)空间位置精度因子PDOP
(4)几何精度因子GDOP
(5)接收机钟差精度因子TDOP
注:
1)DOP值∝ 1/V , V为星站六面体的体积。

2)亦要考虑大气传播误差的影响。

第二节 GPS相对定位
GPS相对定位:是利用两台或两台以上GPS接收机分别安置在不同的GPS点上,并同步观测相同的GPS卫星,将所获得观测值按一定的方法进行差分处理,消除一些误差对各观测值影响的相关部分,然后再进行解算,可以获得GPS点间的相对位置或基线向量。

GPS相对定位数学模型
载波相位测量的观测方程:
1、一次差分观测值:
1) .站际一次差分观测
※其消除了与卫星有关的误差(星钟误差等)影响,削弱了大气传播误差(电离层和对流层折射误差)影响。

2).星际一次差分观测
※其消除了与接收机有关的误差(机钟误差等)影响,削弱了大气传播误差(电离层和对流层折射误差) 的影响。

3).历元间一次差分观测
※其削弱了大部分误差的影响,同时消去了N0( 初始整周模糊度 )。

2、二次差分观测值:
1).站际与星际二次差分观测值:
消除了与测站、卫星有关的误差,减弱了对流层折射和电离层折射的误差
2).星际与历元间二次差分观测值:
消除了与测站、卫星有关的误差,减弱了对流层折射和电离层折射的误差,同时消去了N0 (初始整周模糊度)。

3).站际与历元间二次差分观测值:
消除了与测站、卫星有关的误差,减弱了对流层折射和电离层折射的误差,同时消去了N0 (初始整周模糊度)。

3、三次差分观测值:
※在三次差分观测值中已消除或削弱了GPS观测中绝大部分误差的影响,同时消去了N0(初始整周模糊度)。

第三节差分GPS定位原理
※基本思想(与前面差分方法不一样) !
在GPS测量定位中的三大误差源:
(1)与卫星有关的误差(如卫星钟误差、卫星星历误差)。

(2)与信号传播有关的误差(电离层折射误差、对流层折射误差)。

(3)与接收机有关的误差(内部噪声误差、多路径效应误差等)。

一、单站GPS的差分(SRDGPS):
1、位置差分原理:
※位置差分的特点:
(1)、计算简单,适用于各种型号GPS接收机。

(2)、基准站和用户站必须观测同一组卫星,而且
基准站和用户站间的距离应小于100Km。

2、伪距差分原理:
※伪距差分的特点:
(1)、基准站提供所有卫星的伪距改正数及其变化率,用户站可任选四颗卫星进行观测。

(2)、差分精度随距离的增加而降低。

3、载波相位差分原理:
载波相位差分技术亦称RTK技术,其方法共分两类: (Real Time Kinematic)
(1)、修正法. (2)、差分法.
二、局部区域GPS差分系统(LADGPS).
用户站将各基准站的改正信息采用加权平均值法或最小方差法求得自己的改正数进行改(坐标改正数或距离改正数) 。

※基准站和用户站的距离在500km以内可以获得较好的效果。

三、广域差分系统(WADGPS)
1、广域差分系统基本思想:
对GPS测量中的误差源加以区分,分别对每一中误差源予以“模型化”(卫星星历误差,大气延时误差,卫星钟误差),然后将计算出的每一项误差源的数值并利用数据链传输给用户,用户利用它对GPS测量定位的观测值进行改正,达到提高GPS定位精度的目的。

2、广域差分系统组成及工作流程:
3、广域差分系统特点:
(1)、定位精度对空间距离的敏感程度较低,一般距离在2000Km范围内时定位精度不会明显下降。

(2)、在大区域内建立WADGPS网比建立LADGPS网所需要的监测站的数目要少得多。

(3)、在WADGPS网的覆盖区域内定位精度均匀,而且其定位精度比LADGPS要高。

(4)、 WADGPS网的覆盖区域可以扩展到不易作用的区域,如沙漠、森林、海洋等。

(5)、WADGPS所使用的硬件设备和通讯工具价格昂贵,软件技术复杂,运行和维持费用比LADGPS要高得多。

且其可靠性和安全性不如LADGPS。

四、多基准站RTK技术
多基准站RTK技术也叫网络RTK。

1、多基准站RTK的工作原理:
2、多基准站RTK的组成及功能:
(1)GPS基准站(若干个):连续运行对卫星进行观测,并将观测值传输给计算中心。

(2)计算中心:据各基准站的观测值计算区域内各误差模型,并将有关数据实时地传给数据发布中心。

(3)数据发布中心:实时地将接收到的差分改正信息向外发布。

(4)移动站(用户):实时地接收数据发布中心发布的差分改正信息,结合自身的GPS观测值,组成双差相位观测值并快速确定整周未知数和位置信息,完成实时定位。

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